Según un nuevo estudio publicado en eLife, las células con un reloj molecular en funcionamiento son más capaces de adaptarse a los cambios en el suministro de glucosa y recuperarse más rápidamente de la inanición prolongada. Este descubrimiento ayuda a explicar por qué los cambios en el ritmo circadiano del organismo, como el trabajo nocturno y el desfase horario, pueden aumentar el riesgo de enfermedades metabólicas como la diabetes.
Cómo afecta la inanición de glucosa al reloj circadiano
Los relojes circadianos están estrechamente relacionados con el metabolismo: por un lado, el reloj modula rítmicamente muchas vías metabólicas; por otro, los nutrientes y los estímulos metabólicos influyen en la función del reloj. Esto se consigue mediante circuitos de retroalimentación finamente ajustados, en los que algunos componentes positivos del reloj activan a otros, y éstos retroalimentan negativamente a los componentes activadores originales. Dado que la glucosa afecta a tantas vías de señalización, se cree que la falta de glucosa podría poner en peligro los circuitos de retroalimentación del reloj circadiano y dificultar su capacidad para mantener un ritmo constante. Los investigadores querían estudiar cómo afecta la privación crónica de glucosa al reloj molecular y qué papel desempeña éste en la adaptación a la inanición.
Utilizando el hongo Neurospora crassa como modelo, el equipo estudió primero cómo una inanición de glucosa de 40 horas afectaba a dos componentes centrales del reloj denominados Complejo del Cuello Blanco (CBC), compuesto por dos subunidades WC-1 y 2 y Frecuencia (FRQ). Descubrieron que los niveles de WC1 y 2 disminuían gradualmente hasta aproximadamente el 15% y el 20% de los niveles originales previos a la inanición, respectivamente, mientras que los niveles de FRQ permanecían iguales pero se alteraban por la adición de muchos grupos fosfato (un proceso conocido como hiperfosforilación referida). Normalmente, la hiperfosforilación impide que la FRQ inhiba la actividad del CMI, por lo que los autores especularon que la mayor actividad podría acelerar la degradación del CMI. Cuando analizaron las acciones descendentes de la CMI, se observó poca diferencia entre las células muertas de hambre y las que seguían creciendo en glucosa. En conjunto, esto sugiere que el reloj circadiano seguía funcionando bien, impulsando la expresión rítmica de los genes celulares durante la inanición de glucosa.
Para investigar más a fondo la importancia del reloj molecular en la adaptación a la inanición de glucosa, el equipo utilizó una cepa de Neurospora que carecía del dominio WC-1 del CMI. A continuación, compararon el nivel de expresión génica tras la inanición de glucosa con Neurospora que contenía un reloj molecular intacto. Descubrieron que la inanición prolongada de glucosa afectaba a más del 20% de los genes codificantes, y que 1.377 de esos 9.758 genes codificantes (13%) mostraban cambios específicos de la cepa, dependiendo de si las células tenían reloj molecular o no. Esto significa que el reloj es una pieza importante de la maquinaria de cómo las células responden a la falta de glucosa.
El reloj interno regula el metabolismo y la salud
A continuación, el equipo investigó si un reloj que funcione es importante para que las células se recuperen tras una inanición de glucosa. Descubrieron que las células de Neurospora que carecían de un FRQ o CMI funcional crecían mucho más despacio que las células normales cuando se les añadía glucosa, lo que sugiere que un reloj en funcionamiento ayuda a las células a regenerarse. Además, cuando estudiaron el sistema de transporte de glucosa utilizado en Neurospora, descubrieron que las células que carecían de un reloj funcional eran incapaces de marcar la producción de un transportador de glucosa crucial para llevar más nutrientes a la célula.
Según los investigadores, las diferencias significativas entre el comportamiento de recuperación de las cepas fúngicas con y sin relojes moleculares en funcionamiento sugieren que la adaptación a los cambios en la disponibilidad de nutrientes es más eficiente cuando en una célula funciona un reloj circadiano. Esto sugiere que los componentes del reloj tienen un gran impacto en el equilibrio de los estados energéticos de las células y subraya la importancia del reloj corporal en la regulación del metabolismo y la salud.
